Молекулярно-динамическое моделирование влияния двухосных деформаций на растворимость водорода в ОЦК-железе с использованием ЕАМ-потенциалов
Аннотация
Комплекс негативных воздействий водорода на металл называют водородной деградацией. Процессы водородной деградации существенно зависят от особенностей диффузии и растворимости водорода в конкретных материалах. Многие промышленные изделия при изготовлении сохраняют существенные остаточные напряжения (сварные трубы, сварные швы, несущие балки). В этом случае особую ценность для прогнозирования процессов деградации имеют зависимости растворимости и коэффициента диффузии водорода от температуры образца и напряжений, приложенных к образцу. В этой работе мы приводим результаты тестирования потенциалов Картер на воспроизведение основных энергетических характеристик, хорошо изученных методами первопринципного моделирования, а именно: энергии растворения водорода и величины диффузионных барьеров. После этого приводятся результаты исследования зависимости энергии растворения атомов водорода от величины двухосной деформации. Особый интерес представляет вопрос о воспроизведении потенциалом Картер перескока водорода из тетраэдрических пор в октаэдрические поры ОЦК-железа под действием двухосных деформаций. Результаты моделирования сопоставляются с аналогичными результатами, представленными в соответствующих статьях и хорошо согласуются с результатами расчета из первых принципов. Потенциал B воспроизводит переход водорода из тетрапор в октапоры под действием двухосных напряжений.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Archakov Yu.I. Vodorodnaya korroziya stali (Hydrogen Corrosion of Steel). Moscow, Metallurgiya Publ., 1985. 192 p.
Hydrogen Embrittlement of Metals]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1985. 218 p.
Gaseous Hydrogen Embrittlement of Materials in Energy Technologies. Vol. 1. The Problem, Its Characterisation and Effects on Particular Alloy Classes. Somerday B.P., Gangloff R.P. (Eds.). Philadelphia, Woodhead Publishing Ltd., 2012. 500 p. DOI: 10.1533/9780857095374
Gaseous Hydrogen Embrittlement of Materials in Energy Technologies. Vol. 2. Mechanisms, Modelling and Future Developments. Somerday B.P., Gangloff R.P. (Eds.). Philadelphia, Woodhead Publishing Ltd., 2012. 840 p. DOI: 10.1533/9780857093899
Fukai Y. The Metal–Hydrogen System. Berlin et al., Springer Verlag, 2005. 500 p.
Kiuchi K., McLellan R.B. The Solubility and Diffusivity of Hydrogen in Well-Annealed and Deformed Iron. Acta Metallurgica, 1983, vol. 31, no. 7, pp. 961–984. DOI: 10.1016/0001-6160(83)90192-X
Fujita F.E. The Role of Hydrogen in the Fracture of Iron and Steel. Trans. Japan Inst. Metals, 1976, vol. 17, pp. 232–238. DOI: 10.2320/matertrans1960.17.232
Panasyuk V.V., Andreikiv A.E., Kharin V.S. A Model of Crack Growth in Deformed Metals under the Action of Hydrogen. Materials Science, 1987, vol. 23, no. 2, pp. 111–124. DOI: 10.1007/BF00718130
Tkachov V.I. Mechanism of Reversible Effect of Hydrogen on Mechanical Properties of Steel. Materials Science, 1999, vol. 35, no. 4, pp. 477–484. DOI: 10.1007/BF02365744
Zhou H.B., Jin S., Zhang Y., Lu G.H., Liu F. Anisotropic Strain Enhanced Hydrogen Solubility in bcc Metals: The Independence on the Sign of Strain. Physical Review Letters, 2012, vol. 109, no. 13, 135502. DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.135502
Ramasubramaniam A., Itakura M., Carter E.A. Interatomic Potentials for Hydrogen in α-Iron Based on Density Functional Theory. Physical Review B, 2009, vol. 79, no. 17, 174101. DOI: 10.1103/PhysRevB.79.174101
Paxton A.T., Elsasser C. Electronic Structure and Total Energy of Interstitial Hydrogen in Iron: Tight-Binding Models. Physical Review B, 2010, vol. 82, no. 23, 235125. DOI: 10.1103/PhysRevB.82.235125
Hayward E., Fu C.C. Interplay Between Hydrogen and Vacancies in α-Fe. Physical Review B, 2013, vol. 87, no. 17, 174103. DOI: 10.1103/PhysRevB.87.174103
Plimpton S. Fast Parallel Algorithms for Short-Range Molecular Dynamics. Journal of Computational Physics, 1995, vol. 117, pp. 1–19. DOI: 10.1006/jcph.1995.1039
Jiang D.E., Carter E.A. Diffusion of Interstitial Hydrogen into and Through bcc Fe from First Principles. Physical Review B, 2004, vol. 70, no. 6, 064102. DOI: 10.1103/PhysRevB.70.064102
Hirth J.P. Effects of Hydrogen on the Pro¬perties of Iron and Steel. Metallurgical Transactions A, 1980, vol. 11, no. 6, pp. 861–890. DOI: 10.1007/BF02654700
DOI: http://dx.doi.org/10.14529/met160206
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.